BackgroundThe presence of perfluorooctanesulfonate (PFOS), perfluorohexanesulfonate (PFHS), and perfluorooctanoate (PFOA) has been reported in humans and wildlife. Pharmacokinetic differences have been observed in laboratory animals.ObjectiveThe purpose of this observational study was to estimate the elimination half-life of PFOS, PFHS, and PFOA from human serum.MethodsTwenty-six (24 male, 2 female) retired fluorochemical production workers, with no additional occupational exposure, had periodic blood samples collected over 5 years, with serum stored in plastic vials at −80°C. At the end of the study, we used HPLC-mass spectrometry to analyze the samples, with quantification based on the ion ratios for PFOS and PFHS and the internal standard 18O2-PFOS. For PFOA, quantitation was based on the internal standard 13C2-PFOA.ResultsThe arithmetic mean initial serum concentrations were as follows: PFOS, 799 ng/mL (range, 145–3,490); PFHS, 290 ng/mL (range, 16–1,295); and PFOA, 691 ng/mL (range, 72–5,100). For each of the 26 subjects, the elimination appeared linear on a semi-log plot of concentration versus time; therefore, we used a first-order model for estimation. The arithmetic and geometric mean half-lives of serum elimination, respectively, were 5.4 years [95% confidence interval (CI), 3.9–6.9] and 4.8 years (95% CI, 4.0–5.8) for PFOS; 8.5 years (95% CI, 6.4–10.6) and 7.3 years (95% CI, 5.8–9.2) for PFHS; and 3.8 years (95% CI, 3.1–4.4) and 3.5 years (95% CI, 3.0–4.1) for PFOA.ConclusionsBased on these data, humans appear to have a long half-life of serum elimination of PFOS, PFHS, and PFOA. Differences in species-specific pharmacokinetics may be due, in part, to a saturable renal resorption process.

This study was conducted to determine the earliest measurable response of primates to low-level perfluorooctanesulfonate (PFOS) exposure and to provide information to reduce uncertainty in human health risk assessment. Groups of male and female monkeys received 0, 0.03, 0.15, or 0.75 mg/kg/day potassium PFOS orally for 182 days. Recovery animals from each group, except the 0.03 mg/kg/day dose group, were monitored for one year after treatment. Significant adverse effects occurred only in the 0.75 mg/kg/day dose group and included compound-related mortality in 2 of 6 male monkeys, decreased body weights, increased liver weights, lowered serum total cholesterol, lowered triiodothyronine concentrations (without evidence of hypothyroidism), and lowered estradiol levels. Decreased serum total cholesterol occurred in the 0.75 mg/kg/day dose group at serum PFOS levels > 100 ppm. Hepatocellular hypertrophy and lipid vacuolation were present at term in the 0.75 mg/kg/day dose group. No peroxisomal (palmitoyl CoA oxidase) or cell proliferation (proliferating cell nuclear antigen immunohistochemistry) was detected. Complete reversal of clinical and hepatic effects and significant decreases in serum and liver PFOS occurred within 211 days posttreatment. Liver-to-serum PFOS ratios were comparable in all dose groups, with a range of 1:1 to 2:1. Serum concentrations associated with no adverse effects (0.15 mg/kg/day) were 82.6 ± 25.2 ppm for males and 66.8 ± 10.8 ppm for females. Comparison of serum PFOS concentrations associated with no adverse effect in this study to those reported in human blood samples (0.028 ± 0.014 ppm) indicated an adequate margin of safety.

Perfluorooctanesulfonyl fluoride-based products have included surfactants, paper and packaging treatments, and surface protectants (e.g., for carpet, upholstery, textile). Depending on the specific functional derivatization or degree of polymerization, such products may degrade or metabolize, to an undetermined degree, to perfluorooctanesulfonate (PFOS), a stable and persistent end product that has the potential to bioaccumulate. In this investigation, a total of 645 adult donor serum samples from six American Red Cross blood collection centers were analyzed for PFOS and six other fluorochemicals using HPLC-electrospray tandem mass spectrometry. PFOS concentrations ranged from the lower limit of quantitation of 4.1 ppb to 1656.0 ppb with a geometric mean of 34.9 ppb [95% confidence interval (CI), 33.3-36.5]. The geometric mean was higher among males (37.8 ppb; 95% CI, 35.5-40.3) than among females (31.3 ppb; 95% CI, 30.0-34.3). No substantial difference was observed with age. The estimate of the 95% tolerance limit of PFOS was 88.5 ppb (upper limit of 95% CI, 100.0 ppb). The measures of central tendency for the other fluorochemicals (N-ethyl perfluorooctanesulfonamidoacetate, N-methyl perfluorooctanesulfonamidoacetate, perfluorooctanesulfonamidoacetate, perfluorooctanesulfonamide, perfluorooctanoate, and perfluorohexanesulfonate) were approximately an order of magnitude lower than PFOS. Because serum PFOS concentrations correlate with cumulative human exposure, this information can be useful for risk characterization.

The perfluoroalkyl acid salts (both carboxylates and sulfonates, hereafter designated as PFAAs) and their derivatives are important chemicals that have numerous consumer and industrial applications. However, recent discoveries that some of these compounds have global distribution, environmental persistence, presence in humans and wildlife, as well as toxicity in laboratory animal models, have generated considerable scientific, regulatory, and public interest on an international scale. The Society of Toxicology Contemporary Concepts in Toxicology Symposium, entitled "Perfluoroalkyl Acids and Related Chemistries: Toxicokinetics and Modes-of-Action Workshop" was held February 14-16, 2007 at the Westin Arlington Gateway, Arlington, VA. In addition to the Society of Toxicology, this symposium was sponsored by 3M Company, DuPont, Plastics Europe, and the U.S. Environmental Protection Agency. The objectives of this 3-day meeting were to (1) provide an overview of PFAA toxicity and description of recent findings with the sulfonates, carboxylates, and telomer alcohols; (2) address the toxicokinetic profiles of various PFAAs among animal models and humans, and the biological processes that are responsible for these observations; (3) examine the possible modes of action that determine the PFAA toxicities observed in animal models, and their relevance to human health risks; and (4) identify the critical research needs and strategies to fill the existing informational gaps that hamper risk assessment of these chemicals. This report summarizes the discourse that occurred during the symposium.

In 2015, thirteen per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), including perfluorohexanesulfonate (PFHxS), perfluorooctanesulfonate (PFOS), perfluorooctanoate (PFOA), perfluorononanoate (PFNA), and perfluorodecanoate (PFDA) were analyzed in human plasma that were collected from a total of 616 American Red Cross male and female blood donors (ages 20-69) at 6 regional blood collection centers. Plasma samples were analyzed using a validated solvent precipitation-isotope dilution direction-liquid chromatography tandem mass spectrometry method. The data were analyzed in conjunction with prior cross-sectional investigations [2000-2001 (n =645), 2006 (n =600), and 2010 (n =600)] to determine PFAS trends. Age- and sex-adjusted geometric mean serum (2000-2001) and plasma (2006, 2010, 2015) concentrations (ng/mL) were, respectively: PFHxS (2.3, 1.5, 1.3, 0.9); PFOS (35.1, 14.5, 8.4, 4.3); PFOA (4.7, 3.4, 2.4, 1.1); PFNA (0.6, 1.0, 0.8, 0.4); and PFDA (0.2, 0.3, 0.3, 0.1). The percentage decline in these geometric mean concentrations from 2000-2001 to 2015 were: PFHxS (61%); PFOS (88%); PFOA (77%); PFNA (33%); and PFDA (50%). The results indicate a continued decline of PFHxS, PFOS, and PFOA concentrations in American Red Cross blood donors. For the remaining PFAS measured in 2015, including the shorter chain perfluoroalkyls perfluorobutanesulfonate (PFBS) and perfluorohexanoate (PFHxA), the majority of samples were below the lower limit of quantitation.

Eleven perfluorinated alkyl acids (PFAAs) were analyzed in plasma from a total of 600 American Red Cross adult blood donors from six locations in 2010. The samples were extracted by protein precipitation and quantified by using liquid chromatography tandem mass spectrometry (HPLC/MS/MS). The anions of the three perfluorosulfonic acids measured were perfluorobutane sulfonate (PFBS), perfluorohexane sulfonate (PFHxS), and perfluorooctane sulfonate (PFOS). The anions of the eight perfluorocarboxylic acids were perfluoropentanoate (PFPeA), perfluorohexanoate (PFHxA), perfluoroheptanoate (PFHpA), perfluorooctanoate (PFOA), perfluorononanoate (PFNA), perfluorodecanoate (PFDA), perfluoroundecanoate (PFUnA), and perfluorododecanoate (PFDoA). Findings were compared to results from different donor samples analyzed at the same locations collected in 2000-2001 (N = 645 serum samples) and 2006 (N = 600 plasma samples). Most measurements in 2010 were less than the lower limit of quantitation for PFBS, PFPeA, PFHxA, and PFDoA. For the remaining analytes, the geometric mean concentrations (ng/mL) in 2000-2001, 2006, and 2010 were, respectively, PFHxS: (2.25, 1.52, 1.34); PFOS (34.9, 14.5, 8.3); PFHpA (0.13, 0.09, 0.05); PFOA (4.70, 3.44, 2.44); PFNA (0.57, 0.97, 0.83); PFDA (0.16, 0.34, 0.27), and PFUnA (0.10, 0.18, 0.14). The percentage decline (parentheses) in geometric mean concentrations from 2000-2001 to 2010 were PFHxS (40%), PFOS (76%), and PFOA (48%). The decline in PFOS suggested a population halving time of 4.3 years. This estimate is comparable to the geometric mean serum elimination half-life of 4.8 years reported in individuals. This similarity supports the conclusion that the dominant PFOS-related exposures to humans in the United States were greatly mitigated during the phase-out period.